[发明专利]柴油机相似比例模型实验的控制方法、系统及介质

说明书

本发明提供了一种柴油机相似比例模型实验的控制方法、系统及介质，包括：步骤1：控制缩尺前后的发动机转速和燃油喷射压力；步骤2：控制缩尺前后的缸内传热影响相似；步骤3：控制缩尺前后的缸内流场相似；步骤4：控制缩尺前后的以曲轴转角计的滞燃期相同；步骤5：控制缩尺前后的以曲轴转角计的燃油喷射速率相似。本发明可以较低成本实现缩尺前后整个缸内工作过程的传热损失相似、缸内流场相似、以曲轴转角计的滞燃期相同和燃油喷射速率相似。

技术领域

本发明涉及柴油机及比例模型实验研究技术领域，具体地，涉及一种柴油机相似比例模型实验的控制方法、系统及介质。尤其地，涉及一种柴油机相似比例模型实验的单值性条件控制方法。

背景技术

采用相似比例模型实验进行新型柴油机研发可以极大地节约研发时间、成本及能源，促进柴油机产品研发集约化。已知有一种实现柴油机燃烧相似性的喷雾形成方法，可实现缩尺前后喷雾相似性，如专利文献1所记载。已知有一种基于柴油机燃烧相似性理论的模型机的设计方法，指明实现柴油机燃烧相似性需要满足缩尺前后喷油规律相同、涡流比相同、滞燃期相同、传热损失相似等单值性条件，如专利文献2所记载。然而，缩尺前后面容比(S/V)不同，导致缩尺后传热损失和摩擦损失增加，进而影响缸内温度、流动、燃烧及排放的相似性；缩尺前后发动机转速不尽相同，导致以曲轴转角计的滞燃期难以相同。专利文献2记载可通过修正缩尺前后壁面温度来实现传热损失相似，但未能给出具体的壁面温度修正方法。专利文献2记载可通过改变进气道形状来修正涡流比，该方法可以控制进气阀关闭时刻的缸内初始涡流比，并使缩尺前后缸内峰值涡流比相同，但无法实现整个缸内工作过程的涡流比相同。此外，现有专利尚未记载如何实现缩尺前后喷油规律相同。

专利文献1：CN108286484A(申请号：201711483366.9)公开了一种实现柴油机燃烧相似性的喷雾形成方法，包含以下步骤：建立与大孔径喷油器(1)对应的小孔径喷油器(2)，所述大孔径喷油器(1)与小孔径喷油器(2)存在以下任一种或任多种关系：几何结构相似；喷孔个数相同；喷孔直径成比例缩放；燃油种类相同；环境介质相同；喷油压力成比例缩放；喷油持续期成比例缩放；喷油量成比例缩放。

专利文献2：CN108268713A(申请号：201810020274.5)公开了一种基于柴油机燃烧相似性理论的缩放比例模型机的设计方法，包含以下步骤：建造与原型机对应的模型机，所述模型机与原型机之间存在以下任一种或任多种关系：几何相似；边界条件相似；介质条件相同；无量纲形式的活塞速度在对应的曲轴转角下保持相等；喷油规律相同；涡流比相同；滞燃期相同；传热损失造成的影响相同。本发明还提供了一种根据上述基于柴油机燃烧相似性理论的缩放比例模型机的设计方法制成的缩放比例模型柴油机。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种柴油机相似比例模型实验的控制方法、系统及介质。

根据本发明提供的柴油机相似比例模型实验的控制方法，包括：

步骤1：控制缩尺前后的发动机转速和燃油喷射压力；

步骤2：控制缩尺前后的缸内传热影响相似；

步骤3：控制缩尺前后的缸内流场相似；

步骤4：控制缩尺前后的以曲轴转角计的滞燃期相同；

步骤5：控制缩尺前后的以曲轴转角计的燃油喷射速率相似。

优选的，控制发动机转速和燃油喷射压力使缩尺前后满足以下方程：

其中，下标S表示缩尺后物理量，下标L表示缩尺前物理量；r为缩尺后和缩尺前的特征长度之比；n为发动机转速；u₀为参考速度，为活塞平均速度或燃油喷射速度。

优选的，通过以下任一种或任多种方式实现缩尺前后缸内传热影响相似：